复杂水域船舶避碰路径规划研究

针对目标船和碍航障碍区同时存在的复杂水域船舶避碰问题,在考虑《国际海上避碰规则》的前提下,结合避让目标船舶的预测危险区(PAD)理论、借鉴船舶领域相关成果进行的缓冲区分析以及切线图法对复杂水域进行环境建模,再用Dijkstra算法求得一条避开所有碍航区的初始路径;并利用船舶回转直径,基于改进的2-turn方法对初始路径进行平滑处理,给出了避碰转弯角度和复航角度,其不仅能够平滑路径还能检验原路径的有效性;最后进行了仿真实验,验证了该方法的正确性与适用性;再与Maklink图结合Dijkstra和蚁群算法的路径规划方法进行对比分析,结果表明该方法在时间性能、路径整体的平滑性、路径优化程度等方面更具优势。

考虑通航环境因素的智能船舶航线规划

为提升智能船舶航线自动设计方案的合理性,考虑船舶通航环境因素的影响,提出一种考虑水深、潮高、风、浪、流的智能船舶航线规划算法。基于Delaunay三角剖分算法,提出一种环境建模方法,利用船舶航行安全水深理论在环境模型中搜索禁航区。利用切线图法建立可航网络。基于船舶力学原理对船舶干扰力进行建模,提出一种在环境干扰力影响下的可航网络权值修正方法。将提出的智能船舶航线规划算法用于对浙江舟山衢山岛北部水域的实例分析。仿真结果表明,该算法能够为不同环境下的不同尺度船舶规划出合适的航线,也能够为相同船舶给出适应不同环境的规划结果,从而证明该算法的有效性。

融合动态窗口法的无人机动态路径规划算法

为解决路径规划算法在复杂动态环境下寻优性能和避障能力差的问题,提出一种融合动态窗口法的无人机动态路径规划算法(UAV dynamic path planning algorithm combined with DWA,UAVDPPA-DWA)。为获取无人机在静态环境下的最佳引导路径,提出了一种基于偏移程度和障碍物距离评估的改进椭圆切线图算法;如果无人机检测到有移动障碍物,那么通过自适应参数的动态窗口法生成局部避障轨迹;否则,无人机仍沿静态环境下所获得的引导路径飞行。提出多种类型的复杂动态避障场景,并从路径长度和飞行时间两方面来验证所提算法的性能。实验结果表明:相比DWA、A*-DWA、RRT-DWA和PRM-DWA算法,UAV-DPPA-DWA不仅有较强的避障能力得到可行飞行轨迹,还能以短时间沿最佳路径完成任务。